Исследовано влияние конструктивных факторов на погрешность сенсоров тока с поясами Роговского, размещенными на токоподводах печи графитации переменного тока. На основе математического моделирования электромагнитных полей выполнена количественная оценка составляющих погрешности, разработана методика расчета с использованием корректирующих коэффициентов, обеспечивающая высокую точность измерений.

Досліджено вплив конструктивних факторів на похибку сенсорів струму з поясами Роговського, які розташовані на струмовідводах печі гравітації змінного струму. На основі математичного моделювання електромагнітних полів проведено кількісне оцінювання складових похибки, розроблено методику розрахунку з використанням коригувальних коефіцієнтів, що забезпечує високу точність вимірювань.

The influence of structural factors on the accuracy of current sensors with magnetic coil, which placed on the electrodes of the graphitization furnace AC, is investigated. The mathematical modeling of the electromagnetic fields for a quantitative measurement of error components is proposed. The high accuracy calculation method with using the correction coefficients is presented.

Предложена методика синтеза схемы замещения печной петли печи графитации для оценки токораспределения в ее элементах, активных потерь и показателей энергоэффективности системы. Выполнено сравнение результатов моделирования с экспериментом.

Предложена математическая модель взаимосвязанных электротепловых процессов в главных шинных пакетах печей графитации переменного тока. Проведена оптимизация взаимного расположения шин, обеспечивающая снижение добавочных потерь.

Предложена новая методика идентификации электрических параметров однофазных шихтованных шинных пакетов короткой сети электротехнических комплексов графитации большой мощности. Применены комбинации процедур нормализации и полиномиальной регрессии данных для полных сопротивлений и сдвигов по фазе, полученных методами численного моделирования процессов электромагнитного преобразования энергии, конвективного теплообмена и теплопроводности в области главных шинных пакетов секций печей графитации переменного тока с учетом геометрических размеров шин, их расположения и температурных режимов. Точность идентификации электрических параметров повышается в 2 - 2,5 раза по сравнению с традиционной методикой.

Рассмотрено решение актуальных научных и прикладных задач развития научных и технических основ оптимизации и эффективного расчета систем питания мощных технологических комплексов электропечей переменного тока. Цель работы - разработка методики динамической адаптации схемных моделей сильнотоковых токопроводов электропечей для повышения точности и вычислительной эффективности расчета, учитывающей влияние электромагнитного взаимодействия на электрические параметры и распределение токов в токопроводах. Для моделирования процессов переменного тока, протекающих в сильнотоковых системах электропитания мощных электропечей, была сформирована система уравнений с известными условиями последовательного или параллельного соединения ветвей электрических контуров, уравнений магнитной энергии для этих контуров и уравнений их собственной и взаимной индуктивности. Использование вспомогательной задачи минимизации относительной токовой погрешности для определения проекций вектора адаптации, реализуемой с помощью метода динамического программирования, позволило учесть влияние электромагнитных процессов на электрические параметры систем питания мощных технологических комплексов электропечей переменного тока. Численная реализация метода динамической адаптации для схемных моделей сильнотоковых токопроводов мощных технологических комплексов электропечей показывает существенное снижение затрат на вычислительные ресурсы и времени. Предложенная методика обеспечивает более высокую точность расчетов, по сравнению с известными инженерными методиками, и высокую вычислительную эффективность, по сравнению с численной реализацией полевых моделей.

Цель работы - разработка нового эффективного подхода для реализации трехмерной математической модели нестационарных электрических (ЭП) и магнитных (МП) полей в асинхронных двигателях (АСД) с учетом их конструктивных особенностей, нелинейности электрофизических и магнитных свойств активных и конструкционных материалов, обеспечивающего достоверность и высокую точность моделирования. Проведено численное моделирование сопряженных пространственных нестационарных ЭП и МП АСД в режиме короткого замыкания методами теории электромагнитных полей, конечных элементов, теории электрических машин и электрических цепей. Приведены теоретические исследования и данные моделирования на основании численной реализации методом конечных элементов трехмерной математической модели АСД, отображающей особенности электрических и магнитных процессов преобразования энергии переменного тока в режиме короткого замыкания. Установлено, что в зоне лобовых частей АСД малой мощности выделяется до 12,5 % энергии его МП, которая, в основном, локализуется в активной части статора, ротора и воздушном зазоре. В центральной зоне активной части АСД, протяженностью до 60 % ее длины, МП имеет плоскопараллельный характер, но трансформируется в зонах лобовых частей обмоток статора и возле его торцов. Установлены особенности распределения МП и его энергии, которые оказывают существенное влияние на параметры короткого замыкания АСД малой мощности и режимы его работы.

Цель работы - разработка новой методики определения параметров асинхронного двигателя посредством реализации трехмерной математической модели нестационарных электрических и магнитных полей, обеспечивающей высокую точность и достоверность результатов при учете особенностей конструкции асинхронных двигателей, нелинейности электрофизических и магнитных свойств активных и конструкционных материалов. Численное моделирование сопряженных пространственных нестационарных электрических и магнитных полей асинхронного двигателя в режиме короткого замыкания методами теории электромагнитных полей, конечных элементов, теории электрических машин и электрических цепей. Представлены теоретические исследования и данные моделирования на основе численной реализации методом конечных элементов трехмерной нестационарной математической модели электромагнитных полей в асинхронном двигателе, отображающей особенности процессов преобразования энергии переменного тока в режиме опытного короткого замыкания. Исследованиями установлено, что в асинхронных двигателях малой мощности энергия магнитного поля локализуется в основном в областях сердечников и пазов статора и ротора. Но при этом в зоне лобовых частей обмоток статора выделяется до 15 % от энергии магнитного поля асинхронного двигателя. В центральных зонах, протяженность которых достигает 60 % длины сердечников статора и ротора, магнитное поле имеет плоскопараллельный характер, а в зонах торцов сердечников и лобовых частей обмоток статора существенно трансформируется. Установлено влияние характерных особенностей распределения магнитного поля, его энергии на параметры короткого замыкания асинхронного двигателя малой мощности и режимы его работы. Соотношения между индуктивными сопротивлениями лобовых частей обмоток статора и пазовых частей статора и ротора для исследуемого асинхронного двигателя для режима опытного короткого замыкания составили соответственно 14,7 % и 85,3 %. Установлены закономерности пространственного распределения индукции и энергии магнитного поля в режиме опытного короткого замыкания, определены количественные соотношения между индуктивными сопротивлениями при локализации энергии магнитного поля в области лобовых частей обмоток статора и в областях сердечников и пазов статора и ротора асинхронных двигателей малой мощности. Посредством реализации динамической пространственной модели электромагнитных полей методом конечных элементов и данных численного моделирования динамического режима опытного короткого замыкания асинхронного двигателя определены параметры его схемы замещения с учетом конструктивных особенностей статора и ротора, нелинейности свойств активных материалов в многокомпонентной области моделирования. Обосновано, что новый подход к определению параметров схемы замещения асинхронных двигателей на основе данных полевого моделирования обеспечивает существенное повышение точности по сравнению с общеизвестными итерационно-эмпирическими методами.

Цель работы - разработать новый эффективный подхода для определения параметров холостого хода посредством реализации комбинации схемной и пространственной математической модели нестационарных электромагнитных полей в трехфазных трансформаторах с учетом конструктивного строения активной части, нелинейности магнитных свойств электротехнических сталей, обеспечивающего высокую точность и вычислительную эффективность. Исследования проводились с использованием методов теории электромагнитного поля, теории электрических цепей, теории силовых трансформаторов, математической физики, метода конечных элементов, методов регрессионного и гармонического анализа. Проведены теоретические исследования электромагнитных процессов на основе численной реализации трехмерной математической модели силового трехфазного трансформатора в режиме холостого хода. Предложен подход для повышения эффективности полевого моделирования режима холостого хода, который заключается в сокращении размеров расчетной области и переходу к 2D моделям. Он позволяет сократить затраты вычислительных ресурсов более, чем в 2,8 раз, временных ресурсов более, чем в 250 раз, при средневзвешенной невязке не более 3,6 %. Определены закономерности распределения индукции и энергии магнитного поля для активной части трансформатора в режиме холостого хода, установлены их количественные соотношения для стержней различных фаз, определяющие соотношения токов и сопротивлений прямой и обратной последовательности трансформатора. Реализован новый подход определения параметров холостого хода трехфазных трансформаторов с плоскими стержневыми магнитными системами на базе методов схемного и 3D моделирования, гармонического анализа и симметричных составляющих. Он характеризуется высокой эффективностью численной реализации и точностью для переходных процессов включения трехфазного трансформатора без нагрузки. Установлено, что система фазных токов u1093 холостого хода характеризуется несинусоидальностью и несимметричностью. В гармоническом составе этих токов преобладают 1-я, 5-я и 7-я гармоники. На основе метода симметричных составлявших определены параметры прямой и обратной последовательности фаз первой гармоники холостого хода и предложена корректирующая методика, уточняющая традиционный инженерный подход. Использование коррекции параметров для исследованных соотношений токов прямой и обратной последовательности, повышает точность расчета токов холостого хода на 12 - 14 % и потерь холостого хода на 9 - 11 % по сравнению с общеизвестными инженерными методиками проектирования. Предложен подход для повышения эффективности полевого моделирования режима холостого хода, который заключается в сокращении размеров расчетной области и переходу к 2D моделям. Реализован новый подход определения параметров холостого хода трехфазных трансформаторов с плоскими стержневыми магнитными системами на базе методов схемного и 3D моделирования, гармонического анализа и симметричных составляющих.